Etude rheologique, modelisation et simulation numerique de l'ecoulement des thermoplastiques charges de fibres courtes

par BRUNO SOULOUMIAC

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de M. VINCENT.

Soutenue en 1996

à l'EMP .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Cette these a pour objectifs, premierement la description des proprietes rheologiques des thermoplastiques charges de fibres courtes pendant leur mise en forme, puis la modelisation de ces proprietes par des lois de comportement, enfin, la simulation numerique de l'ecoulement de ce type de materiau au cours des procedes d'extrusion et d'injection avec prediction de l'orientation des fibres. L'etude rheologique utilise des methodes classiques: rheometrie cone-plan, plan-plan et capillaire, sur differents produits charges (polyethylene haute densite, polyamide, huile silicone) et a differents taux de fibres. De plus, une technique exploitant les couples de demarrage en rheometrie plan-plan, avec preorientation des fibres, ainsi qu'une methode utilisant les pertes de charge dans un ecoulement convergent ont ete developpees pour mieux mettre en evidence l'influence des fibres et de leur orientation sur les caracteristiques rheologiques. La modelisation est composee de deux parties. Premierement une description de l'evolution de l'orientation des fibres qui utilise les travaux de jeffery, passe par le calcul du tenseur de rotation des ellipsoides et met en uvre une methode de decomposition de la fonction de distribution d'orientation en serie de diracs. Deuxiemement une expression du champ de contrainte a ete construite en tenant compte de l'anisotropie et du comportement pseudo-plast que de ces materiaux. Ce modele est mis en uvre en partie analytiquement, pour calculer les couples de demarrage en rheometrie plan-plan et les pertes de charge dans un ecoulement convergent. Les confrontations aux experiences sont satisfaisantes pour des taux de fibres eleves tels que ceux des thermoplastiques charges, industriels. Le modele est ensuite integre a deux codes de calcul par elements finis 2d. Dans le cas d'ecoulements stationnaires isothermes (extrusion), l'equation de transport sur le tenseur de rotation des ellipsoides est resolue par une methode de galerkin discontinue. Pour les ecoulements instationnaires (injection), c'est la methode des caracteristiques qui est utilisee. Dans les deux cas la resolution en vitesse integre la nouvelle expression du champ de contrainte. Le calcul d'orientation et la resolution en vitesse sont faiblement couples en injection, et sont couples par un algorithme de point fixe en extrusion. En extrusion comme en injection, un accord correct est obtenu entre predictions et mesures d'orientation


  • Pas de résumé disponible.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 196 P.
  • Annexes : 98 REF.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Mines ParisTech. Bibliothèque.
  • Accessible pour le PEB
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.